输气管道防腐涂层选择浅谈

张斌斌

摘要：埋地管道长期置于地下，周围环境会对管道造成严重的外腐蚀（主要为管体外部受到的土壤腐蚀、地下水腐蚀及杂散电流腐蚀等），管输介质中的腐蚀性介质还会造成管道的内腐蚀，除造成管道破裂、渗漏或过早报废，还会造成爆炸、火灾、人员伤亡、环境污染等危害。目前最普遍、最经济和最有效的防腐方法是采用防腐涂层。

关键词：外腐蚀;管道破裂;防腐涂层;

1.管道防腐涂层选择

1.1管道外防腐涂层选择

埋地管道外腐蚀主要指的是金属管道在其周围土壤环境的作用下，发生物理溶解或化学、电化学变化，使得埋地管道外壁遭到破坏。土壤作为主要造成埋地管道腐蚀的外腐蚀环境，是由气相、液相和固相构成的不均一复杂体系，其影响因素主要有土壤的含水率、电阻率、含氧量、氧化还原电位、透气性等，对于埋地金属管道，防止管道外部腐蚀的主要手段是采用防腐涂层，它作为防腐措施不仅是行之有效的，而且是经济合理的。

（1）管道外防腐层选择原则

①防腐材料的耐腐蚀性、化学稳定性、耐植物根茎穿透性、耐磨性、抗冲击性、吸水抗渗性、抗老化、抗阴极剥离、抗土壤应力、耐温等性能应满足管道沿途土壤环境状况和工况条件的要求;

②具有良好的电绝缘性，对金属表面的附着力好，使用寿命长;

③涂敷工艺成熟，施工方便，涂层质量易保证和控制，易于预制、运输和维护，补口补伤简便、快捷、可靠;

④防腐材料来源广泛，价格合理，易于机械化施工，无污染或污染很小且符合有关环保要求。

（2）埋地管道外防腐涂层适应性评价

两层聚乙烯的适用环境：大部分土壤环境，特别是对机械强度要求高、土壤应力破坏作用较大的地区。优点：机械性能好，耐低温及电绝缘性能好。缺点：与钢表面粘结性较差，补口质量要求高。

溶解环氧粉末的适用环境：一般土壤环境，特别适用于粘质土壤和定向钻穿越段。优点：耐腐蚀、耐温、抗阴极剥离和抗土壤应力好。对环境污染小，使用温度范围比PE 广，损伤易发现，易修补。缺点：价格较高，涂层薄而硬，易被冲击破坏，水汽渗透率高，施工要求高，设备也较复杂。

聚乙烯胶带的适用环境：大部分土壤环境，特别适用于现场涂装作业。优点：机械性、防腐综合性、防水密封性良好，施工简单。缺点：防水性、粘结性低易受环境影响。

（3）外防腐涂层确定

X气田土壤主要为细砂，黄色，很湿，结构松散到稍密，以石英、长石为主要成分，颗粒级配良好。根据水、土化学分析结果，地下水及土壤对钢结构有弱腐蚀性，根据工程管线沿线自然条件和工程地质状况，在防腐层施工进程、技术难度、防腐性能满足工程要求的前提下，考虑防腐涂层的综合性能与涂敷作业的简便性，宜采用性能优异且价格较低的防腐涂层。建议工程外防腐涂层采气管线和集气管线外防腐涂层采用二层PE防腐涂层，干线采用三层PE防腐涂层。

2管道内防腐涂层选择

引起天然气管道内腐蚀的原因包括：CO、HS及凝析水等腐蚀性介质引发的管道内壁腐蚀;被还原硫、过量氧、硫的各类氧化物的腐蚀;冲刷腐蚀。冲刷腐蚀对材质影响不大，通常采用大圆周半径弯头及三通或控制流速来控制。所以管材的抗腐蚀性应主要考虑的因素是输送介质。CO水溶液对钢铁的腐蚀在气田生产中很普遍，其对钢材的腐蚀主要以沟槽、蚀坑或不同大小的腐蚀区形式出现。Cl对金属腐蚀的影响表现在两个方面：一是降低材质表面钝化膜形成的可能或加速钝化膜的破坏，从而促进局部腐蚀;另一方面使得HS、CO在水溶液中的溶解度降低，从而缓解材质的腐蚀。在对钢管的腐蚀作用中CO是腐蚀的介质，水是载体，而Cl是催化剂。

X气藏CO平均含量为0.74%，摩尔含量为1.288-2.07%，地层水为CaCl型，Cl平均含量约21.323g/L，pH值平均为6.3，不含HS。气体中含一定量的C1-C6，平均1.0×10m天然气每天可产0.02m左右的凝析油，属低碳、不含硫、低含凝析油的天然气，输送时脱水、脱油。

（1）管道内壁用防腐涂层

环氧树脂：附着力强，化学稳定性、电绝缘性好，耐弯曲性、机械强度高，收缩性小。

聚氨酯：耐磨性、化学稳定性、电绝缘性好，附着力强，施工方便。

玻璃鳞片：耐磨性好，硬度高，附着力强，高抗渗透性，耐压性优异。

环氧粉末：附着力强，耐腐蚀，耐冲击，防腐性能极佳，防锈，施工性优良。

（2）内防腐涂层确定

X气田输送天然气时脱水、脱油，CO在0.02-0.2之间，即CO会引发腐蚀，但不会产生严重的腐蚀。在管道壁厚计算时，已考虑到CO对管材内壁的腐蚀，所以在壁厚计算时已加上了腐蚀裕量，其中裕量厚度为管道失效时的最大允许厚度，满足耐蚀要求，且脱水本来就是减缓内腐蚀的一个有效手段，再加上涂镀层因是在管内施工尤其是小管径管道，难度大，对力学环境要求苛刻，易老化，使得应用受到限制且应用内涂层增加费用和工作量。所以综合分析，管道不应用内防腐涂层。

3 小结

管道防腐涂层选择，根据本工程管道沿线自然条件和地质状况，在防腐层性能满足工程要求的前提下，考虑防腐涂层的综合性能与涂敷作业的简便性、经济性等因素，经综合比较，确定工程外防腐涂层采气管线和集气管线采用二层 PE 防腐涂层，集气干線采用三层PE防腐涂层。考虑到CO对管道内壁的腐蚀，在管道壁厚计算时已加上了腐蚀裕量，其中裕量厚度为管道失效时的最大允许厚度，满足耐蚀要求，加上脱水本来就是减缓内腐蚀的一个有效手段在，而且在小管径管道进行涂镀层施工时，难度大，对力学环境要求苛刻，使得应用受到限制且应用内涂层增加费用和工作量，所以管道不应用内防腐涂层。

参考文献：

[1] 徐赣川，杜磊.防腐涂料在石油天然气管道中的应用[J].上海涂料，2008，46（6）：23～26.